KR20130047278A - Method and apparatus of path planning of robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 로봇의 이동방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자에 의해 입력된 실내 구조 정보를 기반으로 하여, 로봇에 구비된 다양한 센서정보를 이용하여 목표지점으로 로봇을 신속히 이동하도록 하는 이동 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for moving a robot, and more particularly, based on indoor structure information input by a user, a movement for quickly moving a robot to a target location using various sensor information provided in the robot. It's about robots.
일반적으로 이동로봇은 미지의 환경에서 사전지식 없이 스스로 능력으로 주변환경에 대처하는 능력을 가져야 한다. 이와 같은 이동로봇은 산업체나 생산현장에서 사용되는 산업용로봇과, 인간에게 가사나 육아, 방법 등과 같은 특정한 서비스를 제공하는 서비스로봇 등이 있다. 이러한 로봇의 등장으로 인해 인간에게는 생활의 윤택함과 편리함을 제공하고, 기업에게는 생산성 향상에 따른 이익 증대의 효과를 가져 오게 된다.In general, mobile robots should have the ability to cope with their surroundings by themselves without prior knowledge in an unknown environment. Such mobile robots include industrial robots used in industries and production sites, and service robots that provide humans with specific services such as housekeeping, child care, and methods. The emergence of such robots provides humans with the richness and convenience of life and brings the benefits of increased profits for companies to improve productivity.
이와 같은 이동로봇에게 요구되는 가장 중요한 기능 중의 하나는 사용자가 원하는 목표 지점까지 이동하도록 하는 것인데, 이를 위해서는 로봇이 실내의 구조 및 환경에 대한 지도를 작성(Mapping)하고, 로봇의 자기 위치가 어디인지를 판단(Localization)할 수 있는 능력이 필요하다.One of the most important functions required for such a mobile robot is to allow the user to move to the desired target point. To do this, the robot maps the structure and environment of the room and determines where the robot is located. You need the ability to localize.
그 중에서 특히 이동로봇에 중요한 것은 로봇에 초음파센서, 레이저센서, 비전센서 등과 같은 각종 센서를 구비하고, 이러한 센서들로부터 입력된 정보를 이용하여 주위 환경을 파악하고, 파악된 정보를 이용하여 실내지도를 작성하는 것이다. Among them, especially important for mobile robots, the robot is equipped with various sensors such as an ultrasonic sensor, a laser sensor, a vision sensor, etc., and uses the information inputted from these sensors to grasp the surrounding environment, and uses the captured information to map indoors. To write.
이와 같은 실내지도를 작성하는 데는 초음파 센서와 같이 거리를 측정하는 센서를 사용하여 작성된다. 예를 들면, 로봇이 초기위치에서 임의의 방향으로 이동하면서 최초에 나타나는 장애물을 초음파 센서를 이용하여 감지하고 이후 여러 개의 초음파 센서를 이용하여 벽을 추적하여 이동하면서 지도를 작성하는 wall following 방식, 또는 실내를 랜덤하게 이동하면서 이동하는 과정에 장애물이 나타나면 벽으로 인식하여 지도를 작성하는 랜덤방식 등을 이용하여 실내 환경에 대한 지도를 작성하였다.In order to prepare such an indoor map, a sensor for measuring a distance such as an ultrasonic sensor is used. For example, a wall following method of creating a map while the robot moves in an arbitrary direction from an initial position by detecting an obstacle first appearing by using an ultrasonic sensor and then tracking and moving a wall using several ultrasonic sensors, or When obstacles appeared in the process of moving indoors randomly, a map of the indoor environment was created by using a random method of creating a map by recognizing it as a wall.
그러나 앞에 설명한 바와 같이 로봇에 구비된 각종 센서를 이용하여 주변환경에 대한 지도를 작성하는 경우에는 로봇이 자기 위치를 파악하지 못하므로, 특정 작업을 수행할 때마다 일일이 지도를 새로이 작성해야만 하였다. 이에 따라 지도 작성에 대한 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생하고, 고가의 지도 작성용 소프트웨어 모듈이 로봇에 탑재되어야 하므로 로봇의 생산원가가 높아지는 문제점이 발생하였다.However, as described above, when a map of the surrounding environment is created using various sensors provided in the robot, the robot does not know its location, and thus, each map has to be newly created. Accordingly, a problem that takes a lot of time for map generation occurs, and because the expensive mapping software module must be mounted on the robot, there is a problem that the production cost of the robot increases.
그리고 지도 작성에 많은 시간이 소요됨으로 인해 로봇이 목표지점으로 신속히 이동하지 못하는 문제점이 발생하였다.And because of the time required to make the map, the robot cannot move quickly to the target point.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동로봇의 이동을 위한 주변환경에 대한 정보를 입력받아 로봇이 사용자가 원하는 목표지점에 신속히 이동하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a device and method for quickly moving the robot to the desired target point by receiving information about the surrounding environment for the movement of the mobile robot. .
상기한 목적을 수행하기 위한 본 발명은, 사용자에 의해 실내 구조 및 로봇의 초기위치를 입력시키는 입력부와, 로봇에 구비된 센서로부터 외부 정보를 입력받는 감지부, 상기 입력부와 감지부로부터 입력된 정보를 저장하는 저장부, 그리고 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 목표지점으로 로봇을 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for performing the above object, the input unit for inputting the initial position of the indoor structure and the robot by the user, a sensing unit for receiving external information from the sensor provided in the robot, the information input from the input unit and the sensing unit It characterized in that it comprises a storage unit for storing a and a control unit for controlling to move the robot to a target point by using the information stored in the storage unit.
상기 제어부의 실시예에 의하면, 입력된 실내 구조 정보를 기반으로 사용자에 의해 입력된 초기위치를 보정하는 보정부와, 사용자의 이동명령이 있는 경우 상기 보정부에서 보정된 위치를 이용하여 로봇의 이동을 제어하는 동작제어부를 포함하는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the control unit, the movement of the robot by using a correction unit for correcting the initial position input by the user based on the input indoor structure information, and the position corrected by the correction unit when the user's movement command It is preferable to include an operation control unit for controlling the.
그리고 상기 보정부는, 사용자에 의해 입력된 로봇의 초기위치로부터 인접한 두 개의 면까지의 거리를 측정함으로써 로봇의 실제 위치를 측정하는 것이 바람직하다.And the correction unit, it is preferable to measure the actual position of the robot by measuring the distance from the initial position of the robot input to the two adjacent surfaces.
이때 실내 구조 또는 로봇의 초기 위치가 입력되지 않은 경우, 이러한 내용을 안내하는 출력부가 더 포함되는 것이 바람직하다.In this case, when the initial position of the indoor structure or the robot is not input, it is preferable to further include an output unit for guiding such contents.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 실내 구조에 대한 정보와 로봇의 초기 위치를 입력하는 입력단계와, 로봇이 이동해야할 목표 지점이 입력되었는지 여부를 감지하는 감지단계, 상기 입력단계에서 입력된 초기 위치와 로봇의 실제 위치를 보정하는 보정단계, 그리고 입력된 목표 지점으로 로봇이 이동하는 이동단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, an input step of inputting information about an indoor structure and an initial position of a robot, a sensing step of detecting whether a target point to be moved by the robot is input, and an initial position input at the input step And a correction step of correcting the actual position of the robot, and a movement step of moving the robot to the input target point.
그리고 감지단계에서, 실내 구조 또는 로봇의 초기 위치가 입력되지 않은 것으로 감지되면, 실내 구조 또는 초기 위치 입력이 입력되지 않았음을 안내하는 안내단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
In the sensing step, if it is detected that the initial position of the indoor structure or the robot is not input, the guide step of guiding that the input of the indoor structure or the initial position is not included.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 로봇이 위치한 주변 환경에 대한 실내 지도를 로봇에 미리 저장하도록 함으로써, 목표 지점으로 이동함에 있어 매번 새로이 지도를 작성할 필요가 없게 되어, 로봇을 목표 지점으로 신속하게 이동시킬 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention as described above, by storing in advance the indoor map of the environment surrounding the robot in the robot, there is no need to create a new map every time to move to the target point, to quickly move the robot to the target point It has an effect that can be done.
그리고 로봇이 실내 지도를 작성하는 있어 고가의 지도작성 모듈을 사용할 필요가 없어 로봇제작에 필요한 비용이 절감되는 효과를 가진다.In addition, since the robot generates indoor maps, it is not necessary to use expensive mapping module, thereby reducing the cost required for robot production.
도 1은 본 발명에 의한 이동로봇의 구조를 표시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 의한 로봇의 이동을 설명하기 위한 실내 지도,
도 3은 본 발명에 의한 로봇의 이동방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a block diagram showing the structure of a mobile robot according to the present invention;
2 is an indoor map for explaining the movement of the robot according to the present invention,
Figure 3 is a flow chart for explaining a method of moving the robot according to the present invention.
이하 본 발명에 의한 이동로봇에 관한 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 이동로봇의 구조를 표시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 의한 로봇의 이동을 설명하기 위한 실내 지도이며, 도 3은 본 발명에 의한 로봇의 이동방법을 설명하기 위한 순서도이다.Hereinafter, a configuration of a mobile robot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram showing the structure of a mobile robot according to the present invention, Figure 2 is an indoor map for explaining the movement of the robot according to the present invention, Figure 3 to explain the method of moving the robot according to the present invention It is a flowchart for.
먼저 도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 이동로봇은 사용자로부터 실내 구조에 대한 정보를 입력받는 입력부와, 로봇에 구비된 센서로부터 외부 정보를 입력받는 감지부, 상기 입력부와 감지부로부터 입력된 정보를 저장하는 저장부, 그리고 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 로봇을 목표지점으로 로봇을 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the mobile robot according to the present invention includes an input unit for receiving information on an indoor structure from a user, a sensor unit for receiving external information from a sensor included in the robot, and an input unit from the input unit and the sensor unit. And a controller configured to control the robot to move the robot to a target point using the information stored in the storage unit.
상기 입력부는 사용자에 의해 사용자가 원하는 장소의 실내구조와 로봇의 초기 위치를 입력시키는 곳이다. 이러한 입력부는 로봇이 구비된 LCD(Liquid Crystal Display)를 이용하여 사용자가 로봇에 실내 구조와 로봇의 초기 위치를 입력시키도록 구성될 수 있다. 즉, LCD 디스플레이를 통해 실내의 구조 및 크기에 대한 정보를 입력할 수 있다. 또는 로봇에 별도의 스캐너가 구비되어 실내의 구조가 그려진 도면을 로봇에게 스캐닝하게 함으로써 실내 구조를 로봇에 입력시키도록 하는 것도 가능하다.The input unit is a place for inputting the indoor structure of the place desired by the user and the initial position of the robot. The input unit may be configured to allow a user to input an indoor structure and an initial position of the robot to the robot using a liquid crystal display (LCD) equipped with a robot. That is, information about the structure and size of the room can be input through the LCD display. Alternatively, a separate scanner may be provided in the robot to allow the robot to scan a drawing in which the indoor structure is drawn so that the indoor structure may be input to the robot.
그리고 상기 감지부는 로봇에 구비된 각종 센서류들로 구성된다. 예를 들면, 초음파를 이용하여 물체의 거리를 감지하는 초음파센서, 카메라로부터 입력된 영상을 이용하여 사물이나 물체의 거리 또는 색상을 감지하는 비전센서, 그리고 레이저를 이용하여 물체의 거리를 감지하는 레이저센서 등이 구비될 수 있다.The sensing unit is composed of various sensors provided in the robot. For example, an ultrasonic sensor for detecting the distance of an object using ultrasonic waves, a vision sensor for detecting the distance or color of an object or an object using an image input from a camera, and a laser for detecting the distance of an object using a laser The sensor may be provided.
상기 입력부와 감지부를 통해 입력된 정보는 상기 저장부에 저장되고, 후술할 제어부에서 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 로봇의 이동을 제어하는데 사용된다.Information input through the input unit and the sensing unit is stored in the storage unit and used to control the movement of the robot by using the information stored in the storage unit in a controller to be described later.
그리고 상기 제어부는 상기 입력부를 통해 입력된 실내 구조에 관한 정보를 기반으로 로봇을 사용자가 원하는 목표지점으로 이동시키도록 제어하는 역할을 한다. 구체적으로는, 상기 입력부를 통해 입력된 실내 구조 정보와 사용자에 으해 입력된 로봇의 초기 위치 정보를 기반으로 실제 로봇의 위치를 보정하는 위치보정부와, 사용자의 이동명령이 있는 경우 상기 보정부에서 보정된 위치를 이용하여 로봇의 이동을 제어하는 동작제어부를 포함하여 구성된다.The controller controls the robot to move to the target point desired by the user based on the information about the indoor structure input through the input unit. Specifically, the position correction unit for correcting the position of the actual robot based on the indoor structure information input through the input unit and the initial position information of the robot input by the user, and the correction unit in case of a user's movement command. It comprises a motion control unit for controlling the movement of the robot using the corrected position.
이러한 위치보정부가 필요한 이유는, 사용자가 상기 입력부를 통해 로봇의 정확한 위치를 입력하도록 하는 것이 어렵기 때문에, 사용자가 입력한 로봇의 초기 위치로부터 실제 로봇의 위치를 보정하는 것이 필요하다.This position correction is necessary, because it is difficult for the user to input the exact position of the robot through the input unit, it is necessary to correct the position of the actual robot from the initial position of the robot input by the user.
이와 같이 사용자가 입력한 초기위치와 실제 로봇의 위치와의 오차를 보정하기 위해 사용자가 입력한 로봇의 초기 위치에서 인접한 두 개의 면까지의 거리를 측정하여 로봇의 실제 위치를 보정한다. 예를 들면 도 2을 참조하여 보면, 만약 사용자가 입력한 로봇의 초기 위치가 B 지점이고, 로봇의 실제 위치가 A 지점이라고 한다면, 로봇은 자기의 실제 위치인 A 지점으로부터 인접한 두 개의 면(a면,b면)까지의 거리를 측정한다. 이때 로봇에 구비된 감지부를 이용하여 로봇으로부터 a면,b면까지의 거리를 측정할 수 있다. 그리고 측정된 두 개의 면(a면,b면)까지의 거리를 이용하여 실내 지도에서의 로봇의 정확한 위치를 x,y좌표상의 위치로 산정할 수 있다.
As described above, in order to correct an error between the initial position input by the user and the position of the actual robot, the actual position of the robot is corrected by measuring the distance from the initial position of the robot input to two adjacent surfaces. For example, referring to FIG. 2, if the initial position of the robot input by the user is point B and the actual position of the robot is point A, the robot may have two adjacent surfaces (a Measure the distance to plane, b plane). In this case, the distance from the robot to the a surface and the b surface can be measured by using the sensing unit provided in the robot. The exact position of the robot in the indoor map can be calculated as the position on the x and y coordinates using the measured distances to the two planes (a plane and b plane).
이하 본 발명에 의한 로봇의 이동 방법에 대해 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of moving the robot according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
먼저, 사용자에 의해 상기 입력부를 통해 실내의 구조에 대한 정보와 로봇의 초기 위치가 입력하도록 한다(S10). 이때, 실내의 여러 방의 구조나 배치 및 각 방의 크기를 입력될 수 있다. 그리고 가구의 위치나 크기도 로봇에 입력하는 것이 가능하다. First, the user inputs the information about the structure of the room and the initial position of the robot through the input unit (S10). At this time, the structure or arrangement of several rooms in the room and the size of each room may be input. And the position and size of the furniture can be input to the robot.
그리고 상기 입력부를 통해 입력된 실내 구조와 로봇의 초기 위치에 대한 정보는 저장부에 저장된다. 이와 같이 실내 구조에 대한 기본적인 정보를 로봇에 입력하도록 함으로써, 로봇이 목표 지점으로 정확히 이동하는데 필요한 기본 정보로 사용된다. And the information about the indoor structure and the initial position of the robot input through the input unit is stored in the storage unit. In this way, by inputting the basic information about the indoor structure to the robot, it is used as the basic information necessary for the robot to accurately move to the target point.
다음으로 사용자가 로봇을 특정위치로 이동하도록 하는 명령이 입력되었는지 여부를 감지한다(S30). Next, whether the user inputs a command to move the robot to a specific position is detected (S30).
만약 사용자에 의해 실내구조에 대한 정보와 로봇의 초기 위치가 입력되지 않은 경우에는, 출력부를 통해 실내구조에 대한 정보와 로봇의 초기 위치에 대한 정보가 입력되지 않았음을 안내하게 된다(S20).If the information about the indoor structure and the initial position of the robot is not input by the user, the information is provided to inform that the information about the indoor structure and the initial position of the robot are not input through the output unit (S20).
로봇이 목표지점으로 이동하도록 하는 명령이 입력되면, 로봇은 사용자의 입력된 초기 위치와 실제 로봇의 위치와의 차이를 보정한다(S40). 초기위치와 실제 위치와의 차이를 보정하기 위해 인접한 두 개의 면까지의 거리를 측정한다. 측정된 거리로부터 로봇이 실내 지도에서의 x,y좌표값에 대응하는 로봇의 실제 위치를 산정할 수 있게 된다.When a command to move the robot to the target point is input, the robot corrects a difference between the initial position of the user and the position of the actual robot (S40). Measure the distance to two adjacent faces to compensate for the difference between the initial position and the actual position. From the measured distance, the robot can calculate the actual position of the robot corresponding to the x, y coordinate value on the indoor map.
다음으로 로봇은 상기 저장부에 저장된 실내 지도를 기반으로 사용자가 지정한 목표 지점으로 정확히 이동할 수 있게 된다(S50).Next, the robot can accurately move to the target point designated by the user based on the indoor map stored in the storage unit (S50).
이와 같이 사용자가 입력한 실내 지도 정보를 바탕으로 목표 지점으로 이동하게 되기 때문에, 실내 지도를 작성하는데 필요한 시간이 절약되고, 고가의 지도 작성 모듈을 사용하지 않게 되어 로봇의 제작에 소요되는 제작비가 절감되게 된다. 즉, 종래에는 로봇이 미지의 실내 환경에 대해 특정 작업을 수행할 때마다 지도를 새로이 작성해야 했으나, 본 발명에 의하면 기저장된 실내 정보를 이용하여 목표 지점에 신속하게 로봇이 이동하는 것이 가능해진 것이다.As the user moves to the target point based on the indoor map information input by the user, the time required for creating the indoor map is saved, and the production cost required for the production of the robot is reduced because the expensive mapping module is not used. Will be. That is, in the related art, whenever a robot performs a specific task for an unknown indoor environment, a map must be newly created, but according to the present invention, the robot can be quickly moved to a target point using previously stored indoor information. .
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가지 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self-evident.
10:입력부 20:감지부
30:제어부 31:위치보정부
33:동작제어부 40:저장부
50:구동부 60:출력부10: input unit 20: detection unit
30: control unit 31: position correction
33: operation control unit 40: storage unit
50: drive part 60: output part
Claims (6)
로봇에 구비된 센서로부터 외부 정보를 입력받는 감지부;
상기 입력부와 감지부로부터 입력된 정보를 저장하는 저장부; 그리고
상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 목표지점으로 로봇을 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 이동로봇.An input unit configured to input an indoor structure and an initial position of the robot by a user;
A sensing unit which receives external information from a sensor provided in the robot;
A storage unit which stores information input from the input unit and the sensing unit; And
And a controller configured to control the robot to move to a target point by using the information stored in the storage unit.
입력된 실내 구조 정보를 기반으로 사용자에 의해 입력된 초기위치를 보정하는 보정부와,
사용자의 이동명령이 있는 경우 상기 보정부에서 보정된 위치를 이용하여 로봇의 이동을 제어하는 동작제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The apparatus of claim 1,
A correction unit for correcting an initial position input by a user based on the input indoor structure information;
And a motion control unit for controlling the movement of the robot by using the position corrected by the correction unit when the user has a movement command.
사용자에 의해 입력된 로봇의 초기위치로부터 인접한 두 개의 면까지의 거리를 측정함으로써 로봇의 실제 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The method of claim 2, wherein the correction unit,
A mobile robot characterized by measuring the actual position of the robot by measuring the distance from the initial position of the robot input by the user to two adjacent surfaces.
실내 구조 또는 로봇의 초기 위치가 입력되지 않은 경우, 이러한 내용을 안내하는 출력부가 더 포함됨을 특징으로 하는 이동로봇.The method of claim 1,
Mobile robot, characterized in that it further includes an output unit for guiding the contents, if the initial position of the indoor structure or the robot is not input.
로봇이 이동해야할 목표 지점이 입력되었는지 여부를 감지하는 감지단계;
상기 입력단계에서 입력된 초기 위치와 로봇의 실제 위치를 보정하는 보정단계; 그리고
입력된 목표 지점으로 로봇이 이동하는 이동단계를 포함하여 구성되는 이동로봇의 이동방법.An input step of inputting information about an indoor structure and an initial position of the robot;
A sensing step of detecting whether a target point to which the robot should move is input;
A correction step of correcting the initial position input in the input step and the actual position of the robot; And
A mobile robot moving method comprising a moving step of moving the robot to the input target point.
실내 구조 또는 로봇의 초기 위치가 입력되지 않은 것으로 감지되면, 실내 구조 또는 초기 위치 입력이 입력되지 않았음을 안내하는 안내단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 이동방법.The method of claim 5, wherein in the sensing step,
If it is detected that the initial position of the indoor structure or the robot is not input, the guide method for guiding that the input of the indoor structure or the initial position is not input further comprising the mobile robot movement method.
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